AEROBİK BİYOFİLM PROSESLERİ

Transkript

1 AEROBİK BİYOFİLM PROSESLERİ Doç. Dr. Eyüp DEBİK

2 GENEL BİLGİ Arıtmadan sorumlu mikroorganizmalar, sabit bir yatak üzerinde gelişirler. Aerobik biyofilm prosesleri : (1) batmamış biyofilm prosesler, (2) hibrid (biyofilm ve askıda büyüyen) prosesler, (3) batmış biyofilm prosesler şeklinde sınıflandırılır.

3 Biyofilm proseslerinin genel sınıflandırılması

4 Proses İşletilmesi ve Mikrobiyoloji Damlatmalı filtrelerde atıksu; Filtrenin yüzeyine bir ya da distribütör vasıtasıyla uygulanır, daha fazla dönen Yatak boyunca aşağıya doğru sızar ve Aşağıda toplanarak bir çıkış kanalına aktarılır. Filtre yatağı üzerinde jelatinimsi film tabakası meydana gelir. Film tabakası kalınlaşır, zaman zaman sıyrılarak kopar ve çıkış suyu ile birlikte deşarj edilir. Bu sebeple, damlatmalı filtreler çöktürmeye ihtiyaç duyar.

5 Damlatmalı filtre çalışma prensibi

6 Damlatmalı filtre çalışma prensibi

7 Damlatmalı filtrede etkili olan mikroorganizmalar: Aerobik, anaerobik ve fakültatif bakteri, Mantar, Alg, Protozoalar, Solucan, böcek larvaları ve salyangozlar gibi daha yüksek hayvanlar. Biyolojik topluluktaki çeşitliliğin sebepleri: Organik yük, Hidrolik yük, Giriş atıksu kompozisyonu, ph, Sıcaklık, Hava varlığı, Diğer çevresel faktörler.

8 Batmamış Biyofilm Prosesleri Klasik bir damlatmalı filtre yatağı mm boyutlarındaki kaya, cüruf veya çakıl malzemeleri içermektedir. Yatak derinliği 2-3 m arasındadır. Klasik filtreler; düşük hızlı, standart hızlı ve yüksek hızlı olarak sınıflandırılırlar. İyi işletilen damlatmalı filtrelerde çıkış suyu BOİ 5 ve AKM konsantrasyonları tipik olarak 20 mg/l civarındadır. Düşük yüklerde damlatmalı filtreler nitrifikasyon için verimli bir şekilde kullanılmaktadır.

9 a.taş; b, c. Plastik modül; d. Redwood; e. Rastgele akımlı plastik modül; f. Küresel plastik dolgu malzemesi

10 Damlatmalı filtre dolgu malzemeleri (plastik modül)

11 Klasik Damlatmalı Filtre şematik görünümü

12 Klasik damlatmalı filtre üst görünüşü (Ataköy Biyolojik Atıksu Arıtma Tesisi - eski)

13 Taş dolgu malzemeli damlatmalı filtre

14 Plastik dolgu malzemeli damlatmalı filtre

15 Damlatmalı filtre atıksu dağıtım yapısı

16 Damlatmalı filtrelerin değişik tipleri için tipik dizayn bilgileri

17 Klasik damlatmalı filtreler için proses dizaynı ve işletme parametreleri Hidrolik yük: Basitçe birim zamanda birim alana düşen debi. Organik yük: m 3 başına günlük kilogram BOİ 5 (kgboi 5 /m 3.gün) tir. Oksijen transferi: Damlatmalı filtrelerde hava ihtiyacı genellikle doğal yolla karşılanır. Hava transferi ortam sıcaklığı ve filtre içindeki sıcaklık farkı ile meydana gelir.

18 Geri devir: Plastik filtre ortamını da içeren yüksek hızlı sistemlerde çıkış suyu geri devir akımı çöktürme tankından önce veya sonra alınabilir. Sıcaklık: Atıksu sıcaklığı hava sıcaklığından daha önemlidir. Son çöktürme tankları: Damlatmalı filtreyi takip eden çöktürme tankları için önerilen debi ve katı madde yükleri sırasıyla m 3 /m 2.gün ve 2 4 kg/m 2.saat tir.

19 Tek kademeli filtre diyagramları

20 İki kademeli filtre diyagramları

21 Klasik taş ve plastik filtrelerin performansını hesaplamada kullanılan formüller Tek kademeli veya iki kademeli taş filtrenin ilk kademesi:

22 Plastik ortam derin filtreler için:

23 Damlatmalı Filtrelerin İşletme Problemleri Biyofilm sistemlerinde karşılaşılan işletme problemleri; Koku, Uçan haşereler, Salyangozlar, Biyofilm ile beslenen askıda büyüyen canlılardır. Koku genellikle filtrelerde düşük yük ve dizaynda uygun hava debisinin sağlanmasıyla minimize edilebilir. Salyangozların büyümesi; a) Suyun ph sını 9 a ya da biraz daha yukarı çekerek, b) Filtre yatağını suya batmış hale getirerek, c)periyodik yıkama işleminden sonra filtreyi kurutarak, d) Seçici biyolojik ilaçlar kullanılarak durdurulabilir.

24 Biyofilm ve Askıda Büyüyen Hibrid Prosesler En yaygın kullanılan hibrid birleşik sistemler şunlardır: (1) RBC, (2) Aktif biyofiltre, (3) Damlatmalı filtre ve katı temas tankı, (4) Bir aktif çamur prosesiyle takip edilen kaba filtre, (5) Bir aktif çamur prosesiyle takip edilen biyofiltre, (6) Bir aktif çamur prosesiyle takip edilen damlatmalı filtre.

25 RBC (Döner Biyodiskler) Döner biyodisk proseslerde, çok sayıda dairesel plastik disk, merkezi bir şaft üzerine bağlıdır. Diskler suya batıktır (%40-80 oranında) ve tank içinde dönerek atıksuyun arıtılmasını sağlarlar. Disklere bağlı olan mikroorganizmalar arıtımdan sorumludurlar. Oksijen, diskin atıksu dışında dönen kısmı vasıtasıyla atmosferden adsorbe edilerek sağlanır. Bazı dizaynlarda disklerin döndürülmesi ve oksijen sağlanması için, diskler hava tutucu hücreler ile teçhiz edilir. Bazı durumlarda hava, tankın tabanından da verilir. RBC ler kokunun biyolojik olarak arıtımında da etkilidir.

26 Döner biyodisk: (a) mekanik döndürücülü ve isteğe bağlı hava girişi sağlayan klasik tip, (b) hava hücreleri bulunan ve ilave havalandırmaya sahip batmış tip.

27 Oksijen ihtiyacının tankın tabanından sağlanması durumu

28 Biyodisk görünüşü

29 Biyodisk görünüşü

30 Biyodisk görünüşü

31 Biyodisk görünüşü

32 Aktif Biyofiltre Aktif biyofiltre prosesi (ABF), yüksek hızlı damlatmalı filtreye benzer şekilde çalışır. Genellikle ayrı bir askıda büyüyen proses kullanılmakla beraber bazen son çöktürmeden sonra kısa süreli havalandırma ile birleştirilir. Bu şekilde dizayn edilen biyofiltreler de yatak malzemesi olarak kızılağaç (redwood) kullanılır. Bu prosesin avantajları: (1) Biyofilm ve askıda büyüyen bir kombinasyonun üretilmesiyle özellikle daha yüksek seviyede BOİ giderimi başarılabilir, (2) BOİ yükleri klasik filtrelerdekinin 4-5 katı daha fazladır.

33 Aktif biyofiltre

34 Damlatmalı Filtre/Katı Temas Tankı Prosesi (DF/SC) Bu proses bir damlatmalı filtre, bir aerobik temas tankı ve bir son çöktürme içermektedir. Bu sistem ayrıca havalandırma tankına bir geri devir içerir. Damlatmalı filtre BOİ nin büyük kısmını (tipik olarak %60-85) gidermek üzere dizayn edilir. Damlatmalı filtre üzerinde oluşan biyolojik katılar, temas tankına verilerek burada geri devirinde etkisiyle daha da yoğunlaşır. Temas tankında askıda büyümenin desteklenmesi ve flokülasyonun sağlanması ile çözünebilir BOİ nin giderimi gerçekleşir.

35 Damlatmalı filtre/katı temas tankı ve kaba filtre/aktif çamur

36 Kaba Filtre/Aktif Çamur Prosesi (KF/AÇ) Kaba filtre/aktif çamur (KF/AÇ) proses konfigürasyonu damlatmalı filtre/katı temas tankı prosesine (DF/SC) benzerdir. KF/AÇ sistemi daha yüksek organik yüklerde işletilir. Özellikle şok yüklerde BOİ nin bir kısmını damlatmalı filtre giderir ve proses stabilizasyonu sağlanır. Damlatmalı filtreyle giderilemeyen organik yükün arıtılması için havalandırma havuzları gerekmektedir.

37 Biyofiltre/Aktif Çamur Prosesi Bu proses (BF/AÇ) de de damlatmalı filtreyi takiben bir havalandırma tankı bulunmaktadır. Havalandırma tankından sonraki çöktürme havuzundan yapılan geri devir aktif çamuru damlatmalı filtre üzerine verilir. Ortalama organik yük ve havalandırma tankı hidrolik bekletme süreleri tipik olarak KF/AÇ sistemlerine benzerdir. Havalandırma sisteminin F/M değerleri tipik olarak, normal karbonlu BOİ giderimi için 1,0-1,5 arasındadır.

38 Biyofiltre/Aktif Çamur Prosesi

39 Birleşik aerobik arıtma prosesleri için proses parametreleri

40 Sıralı Damlatmalı Filtre/Aktif Çamur Prosesi Aktif çamur prosesinin takip ettiği damlatmalı filtre prosesi, mevcut aktif çamur sistemlerini modifiye etmek için sık sık kullanılır. Bazı durumlarda var olan damlatmalı filtreden sonra aktif çamur prosesinin eklenmesi. Bu sistemler, endüstriyel ve evsel atıksuların yükünü azaltarak daha sonraki aktif çamur prosesinde nitrifikasyon işleminin gerçekleştirilmesi için kullanılır.

41 Sıralı Damlatmalı Filtre/Aktif Çamur Prosesi

42 Batık Biyofilm Prosesleri Batık biyofilm reaktörler; Karbonlu maddelerin oksidasyonu ve nitrifikasyon için ve Oksidasyon- nitrifikasyon- denitrifikasyon için geliştirilmiştir. Bu proseslerde yatak sıvı içerisinde batmış şekilde bulunmaktadır.

43 Yukarı Akışlı Biyofilm Prosesleri Bu reaktörler özellikle; (1) Karbonlu maddelerin oksidasyonu ve nitrifikasyon, (2) Karbonlu maddelerin oksidasyonu, nitrifikasyon ve denitrifikasyon başarmak için geliştirilmiştir. Yukarı akışlı biyofilm proseslerinin ikinci tipinde, reaktörün bir kısmı nitrifiye olan çıkış suyunun denitrifikasyonunu kolaylaştırmak için anoksiktir. Yukarı akışlı reaktörlerin bir avantajı yüksek organik yüklerin verimli bir şekilde kullanılabilmesidir.

44 Batık biyofilm prosesleri: (a) Karbon oksidasyonu ve nitrifikasyon için, (b) Karbon oksidasyonu, nitrifikasyon ve denitrifikasyon için.

45 Akışkan yataklı biyofilm prosesleri Bakteriyel biyokütle sabit bir ortam üzerinde büyür (kum, antrasit, plastik yatakları gibi). Arıtılacak sıvı, aerobik dönüşüm için gereken oksijenle birlikte, reaktörün tabanındaki bir boşluktan reaktörün içine verilmektedir. Atıksu debisi yatağı akışkan hale getirmek için yeterli olmalıdır. Akışkan debisi aynı zamanda yatak üzerinde büyüyen biyofilmin sistemden atılmasını da sağlar.